弱电网下多逆变器并网系统的全局高频振荡抑制方法

该文提出一种弱电网下多逆变器并网系统的全局高频振荡抑制方法,通过引入公共耦合点(PCC)电压全局变量和并网电流高频分量到逆变器控制环节,可实现多逆变器系统的高频振荡抑制。首先,引入PCC电压的前馈构造出并联逆变器在PCC处的虚拟电阻,抑制逆变器谐波电压与电网背景谐波电压引起阻抗网络的谐波谐振;其次,引入并网电流高频分量反馈构造出并联在逆变器输出滤波电容两端的虚拟阻抗,增加逆变器自身阻尼,抑制多逆变器并联谐振。仿真和实验验证了所提高频振荡抑制方法的有效性。     

基于电容电流反馈的新型HAPF谐振抑制方法

针对有源电力滤波器和无功补偿电容器组成的混合型有源电力滤波器(HAPF)的系统谐振问题,提出了一种基于无功补偿电容器电流反馈的新型HAPF谐振抑制方法。该方法在传统有源电力滤波器电流控制的基础上,通过增加电容电流反馈控制环节,增强系统阻尼,抑制系统谐振。基于该方法,分别就谐波检测电流包含和不包含电容器电流2种情况,详细分析了在电网谐波电压和负载谐波电流2种谐波源激励作用下,系统发生串、并联谐振时的谐振抑制特性。理论分析和实验结果表明,该方法能够有效抑制系统串、并联谐振,提高系统稳定裕度,并对负载谐波电流具有理想的补偿效果。     

微网中多分布式变流器耦合分析及PCC电压稳定控制

多个LCL型并网变流器并联接入电网时,由于电网线路存在一定的阻抗,导致了变流器之间的耦合,这种耦合关系会进一步带来系统谐波谐振问题。系统阻抗网络以及网络中谐振特性随着并联变流器数量的增加会发生变化。针对由于多个并网变流器并联引发的谐振问题,首先基于诺顿等效原理建立多变流器系统的数学模型;然后分析了多个变流器并联运行时公共连接点(PCC)处谐波电压谐振的特性;最后提出了一种基于电容电压反馈的虚拟电阻的阻尼方法,用于抑制PCC处谐波电压的放大。仿真和实验验证了分析的准确性以及虚拟电阻阻尼方法的有效性。     

基于虚阻尼控制的T-SAPF滤波系统谐振抑制研究

为了降低整流桥、变频器等强非线性负载向电网引入的谐波污染,提出一种由并联型有源电力滤波器(SAPF)与晶闸管投切滤波器(TSF)构成的T-SAPF混合滤波系统。针对TSF可能与电网发生并联谐振的问题,在对谐振机理进行分析的基础上,提出一种可以抑制系统并联谐振的SAPF虚阻尼控制策略,将自调谐滤波算法应用于阻尼电流指令的提取,并根据三个约束条件来界定阻尼系数的有效值域。仿真结果表明,该虚阻尼控制策略能够有效抑制系统的并联谐振,降低谐振时PCC电压的畸变程度,同时保证谐波电流的补偿效果。     

一种基于虚拟阻抗的HAPF谐振抑制方法

针对HAPF系统中无功补偿电容FC易与电网阻抗发生谐振影响谐波治理和系统稳定问题,提出一种基于虚拟阻抗的谐振抑制方法,采集PCC点电压构建了谐振抑制阻尼函数,使之等效为并联在FC两端的阻抗,使系统的谐振频率始终大于补偿的谐波频率,不仅可实现较高的谐波补偿精度,而且可提高系统的稳定性。最后在一台30 kVA的HAPF平台上对所提出的方法进行了试验验证,试验结果表明了该方法的有效性。     

基于PSC-PWM的MMC-SAPF中压配电网谐振阻尼技术

中压(medium voltage, MV)配电网中无功补偿电容器易与网侧电感形成并联谐振，放大公共耦合点(point of common coupling, PCC)电压。为了应对两电平并联型有源电力滤波器(shunt active power filter, SAPF)不适用于中压配电网场合，且只抑制谐波不能解决谐波与谐振同时存在的问题，提出了一种基于模块化多电平的并联型有源电力滤波器(modular multilevel converter based SAPF, MMC-SAPF)的谐振阻尼技术。首先分析了MMC-SAPF的工作原理，采用载波移相调制策略(phase shifted carrier PWM,PSC-PWM)以及电容电压平衡控制策略，以实现MMC-SAPF的高等效开关频率。然后分析了MV配电网的谐振机理，指出谐波抑制策略失效的原因，在此基础上，提出将MMC-SAPF控制为谐振频率处的虚拟电阻，提高系统阻尼比以治理谐振。搭建了一台60 V/2 kVA的实验样机，并构建7次谐振环境，实验结果验证了复合控制策略阻尼谐振的有效性。     

基于LLCL滤波器的SAPF电流控制方法研究

为了抑制并联有源电力滤波器(SAPF)并网产生的高频开关纹波,提出一种基于LLCL并网滤波器的SAPF。LLCL是一种在传统LCL滤波器的电容支路串联一个小电感的滤波器,该LLCL滤波器能在系统开关频率处产生串联谐振,达到吸收开关频率处高次谐波的效果,进一步减小网侧电感值。由于LLCL是一种高阶滤波器,采用并联RC无源阻尼方法抑制谐振峰,该方法简单、易于实现。同时为提高SAPF补偿的灵活性,提出基于比例谐振(PR)控制器的选择性补偿电流控制策略并分析了系统开环稳定性。实验结果验证了该方法的正确性。     

一种用于配电系统谐振抑制及谐波治理的新型PAPF控制方法

针对配电系统中时有发生的并联电容器与电网阻抗之间谐振的现象,该文首先分析了传统的负载电流检测方式下并联型有源电力滤波器(parallel active power filter,PAPF)对系统谐振的抑制情况。分析表明,由于无功补偿电容器的影响,传统控制策略下的PAPF对系统谐振的抑制效果不理想,同时当检测的负载电流中包括无功补偿电容器电流时,系统还有可能出现不稳定的现象。针对这种情况该文提出了一种新的PAPF控制策略,该控制策略可以在进行谐波治理的同时有效抑制负载谐波电流或者系统谐波电压造成的并联电容器与电网阻抗之间的谐振。最后给出了实验验证结果。     

基于复合谐波补偿和谐振阻尼的SAPF控制策略

针对独立小供电系统中发生的并联的校正电容器和电网阻抗之间的谐振现象,此处首先分析了在谐振状况时并联型有源电力滤波器(SAPF)在传统控制策略下检测负载电流的两种方式,分析表明,当检测点设立在非线性负载出口处时方案最优。接着分析了最优检测点下SAPF的谐波补偿和谐振阻尼效果,虽然在该方案下SAPF对非线性负载的谐波具有补偿效果,对谐振引起的谐波放大也有抑制效果,但该种传统控制策略下的阻尼效果并不能使谐波成分满足电能质量标注的要求。因此,这里提出了一种新型复合谐波补偿和谐振阻尼策略,在补偿谐波的同时能阻尼谐振,可以满足电能质量标注的要求。最后给出了实验结果。     

并联有源电力滤波器多目标虚拟有源阻尼控制

针对LCL滤波的并联型有源电力滤波器(APF)与并联电容器联合补偿时存在谐振的问题,首先讨论了补偿电流检测点的选择问题,证明了负载电流不包含容性电流成分时系统稳定性较好,但在工程实际中负载电流必然包括容性成分。采用了一种虚拟阻尼控制策略,通过对滤波器电容电压的谐振分量进行反馈控制,在补偿谐波的同时抑制谐振。仿真与实验结果证明了该方法的有效性。     

电容中点式三相四线制SAPF混合无源非线性控制策略

电容中点式三相四线制并联型有源滤波器(SAPF)相比于三相三线制SAPF,附加了零序电流通路,因而可在电网平衡/不平衡时补偿非线性负荷产生的各次谐波、零序及无功电流。利用SAPF的无源性对其进行非线性的无源控制(PBC)可取得较常规的线性和非线性控制器更好的补偿效果,且在电网不平衡时无需检测和处理谐波电流的正负序分量。文中提出了一种电容中点式三相四线制SAPF的混合无源控制策略。首先,根据被控对象SAPF在dq0坐标系下的EulerLagrange数学模型分析其无源性,并计算得到了能使被控量收敛至期望值的SAPF内环电流无源控制规律;然后,采用阻尼注入法对其进行简化,得到能使内环补偿电流完全解耦的新的无源控制规律,提高系统的动态性能;接着,根据直流侧总电压和差压与补偿电流存在紧密联系,设计了基于2阶低通滤波器控制的SAPF外环电压控制器;最后,通过Simulink软件仿真和实验验证了将文中混合PBC用于SAPF控制的可行性和优越性,相比于传统的比例—积分控制,所提出的控制方法有更快的响应速度和更好的补偿效果。     

并联混合型有源电力滤波器稳定性及控制方法

分析了由并联型有源电力滤波器(parallel active power filter,PAPF)和并联电容器组成的混合补偿系统的系统稳定性。分析表明采用传统的PAPF控制方式时,当PAPF检测的负载电流中不包含并联电容器的电流时,混合补偿系统稳定,并且有理想的谐波补偿效果;当PAPF检测的负载电流中包含并联电容器的电流时,此时混合系统存在稳定性和谐波抑制效果之间的矛盾。实际系统中检测的负载电流中包含并联电容器电流的情况有时是不可避免的,针对这种情况提出一种同时检测负载电流和电源电压来控制PAPF输出电流的控制方案,该控制方案可以使系统变稳定,并且具有理想的谐波补偿效果。最后给出了仿真和实验验证结果。     

采用虚拟电阻的电力电容器保护法

电力电容器易与系统阻抗发生谐振引起过电压和过电流，常规的谐振保护方法是在产生谐振时切除电容器组。作者分析了通过阻抗变换抑制谐振、保护电容器的机理，将瞬时无功谐波电流检测法引入到电压型逆变器，通过在电容器支路串联一个对基波有功功率和谐波分量呈正电阻性质的功率变换器实现在谐振情况下对电容器组的保护。由于该方法无需切除电容器，也保证了对系统正常的无功补偿。运用Matlab软件对某10 kV配电系统中无功补偿电容器组的谐振保护进行仿真，结果表明了上述方法的正确性和有效性。     

并联型APF在容性非线性负载中应用

在分析大电容滤波整流负载线电流谐波特性的基础上,揭示了并联型有源电力滤波器(SAPF)不适合补偿电压型谐波源的原因,运用间歇谐振机理阐明了SAPF补偿电压型谐波时,负载电流峰值变大的原因.提出了2类解决方法:对原需滤波系统进行改造,改变原系统的谐振频率范围;或者对SAPF进行改进,变原来的宽带补偿为有限带宽补偿,有选择谐波次数的补偿.采用所提方法后,SAPF运行在含有容性非线性负载场合时,可以有效地保证负载交流侧电流峰值不增大,同时有效地抑制电网中的谐波电流.仿真结果证明了所提方法的正确性和可行性.     

指定次谐波补偿并联型有源滤波器电流重构限流策略

针对有源滤波器指定次谐波补偿时负载谐波电流突增导致有源滤波器过流的现象,在并联型有源滤波器传统比例限流的基础上,提出了一种谐波电流重构的限流策略。本策略首先利用滑窗迭代FFT的方法,求出指定次谐波电流的幅值与相位,然后通过指定次谐波电流的叠加重构出被补偿的谐波电流,重构电流与比例系数之积作为新的参考电流参与并联型有源滤波器的控制。此方法可充分利用并联型有源滤波器的补偿能力,实现并联型有源滤波器的准确限流,并能使并联型有源滤波器在超出其补偿容量的系统中安全运行。仿真和试验结果验证了本方法的正确性与有效性。     

新型注入式HAPF谐波电流及直流侧电压控制新方法

针对注入式混合有源滤波器中无源与有源部分补偿效果叠加、补偿谐波电流在经过注入支路和输出滤波器之后会产生一定的相位和幅值偏差,以及基波谐振支路的存在使得必须通过添加整流桥的方式获取直流侧电压从而难以保持直流侧电压的稳定等问题,提出了一种改进结构的新型谐振注入式混合型有源滤波器(hybrid active power filter,HAPF),使直流侧电容能够与电网产生能量交换。在此基础上结合提出的基于基波无功电流闭环调节的直流侧电压控制方法,保证了直流侧电压的稳定;提出了采用递推积分将无源滤波器作用后电网谐波电流与注入支路补偿电流进行闭环比较控制以获得参考电流的方法,减小了误差,提高了系统的控制精度。实验及仿真结果证明了所提出控制方法计算量较小,在响应时间和控制精度上都具有一定优势,能够满足系统的要求。     

基于Lyapunov函数的NPC型三电平SAPF非线性控制策略

传统并联型有源滤波器(SAPF)的控制方法只能实现电网平衡时的控制,且在负载发生变化时补偿效果不理想。针对这些问题,选取三相四线制系统下中性点钳位(NPC)型三电平SAPF作为研究对象,提出了基于Lyapunov函数的非线性控制方法。首先,建立了被控对象在dq0坐标系下的数学模型;针对电流内环提出了基于Lyapunov函数的非线性控制策略。同时,从稳定性的角度出发,选取合适的控制参数,保证线路参数变化时平衡/不平衡电网下系统的稳态和动态性能;其次,针对直流侧电压不平衡问题,采用基于电荷平衡原理改变空间矢量脉宽调制算法中正负小矢量作用时间的控制方法,维持直流侧电容电压的稳定和平衡。最后,利用Simulink软件仿真和实验验证将所提出的基于Lyapunov函数的非线性控制器用于NPC型三电平SAPF的可行性和优越性。与传统的比例—积分控制相比,所提出的控制方法有更快的响应速度和更好的补偿效果。     

基于单周控制的基波磁通补偿串联混合型有源电力滤波器

介绍了基于变压器基波磁通补偿的串联混合型有源电力滤波器,将一变压器的一次侧串联在电网与谐波源之间,当串联变压器二次侧注入的基波电流与电网电流的基波分量满足补偿条件时,串联变压器可以实现对基波呈低阻抗,而对谐波呈很高的励磁阻抗,实现谐波与电网的隔离。将单周控制代替传统的滞环控制来获得补偿电流的跟踪,使得开关频率恒定,从而可以精确地设计高频滤波电容,提高系统的补偿性能和鲁棒性。推导了采用单周控制时系统的控制方程,分析了系统的工作过程。利用MATLAB对采用单周控制时系统的补偿性能进行仿真,结果表明系统具有较好的动稳态补偿性能。通过实验进一步证明了采用单周控制的可行性。     

铜电解整流装置用并联混合型有源电力滤波器

为解决铜电解装置运行时产生的电网谐波污染和低功率因数问题,提出了在10kV侧安装并联混合型有源电力滤波器进行谐波抑制和无功补偿的综合补偿方案并介绍了混合滤波器的系统构成,混合型有源滤波器的无源部分由滤除11、13次谐波,同时补偿无功功率的11、13次两个无源支路构成。有源部分采用注入式拓扑结构,用来动态滤除11、13次以外的其它次谐波。有源部分对改善无源部分的滤波性能和抑制无源部分与系统等效阻抗之间的谐振发挥了重要作用。给出的现场运行结果表明:研制的并联混合型有源电力滤波器能有效的抑制谐波和进行无功补偿。